专利名称：小功率柴油发电机组并车控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种小功率柴油发电机组并车控制装置，尤其是涉及
一种半电驱动石油钻机(即绞车和泥浆泵由两台或三台柴油机驱动，转盘 和井场用电由两台或三台小功率柴油发电机组提供)用的小功率柴油发电 机组并车控制装置。本申请提及的小功率发电机组是指工作在400V电压下 工作功率为300-800KW的发电才几组，即小功率柴油发电才几组 (300-800KW/400V)并车控制装置。
技术背景石油作为国民经济发展的重要能源，近年来，随着国民经济的迅速发 展，石油钻探开发装备也得到了迅猛发展，尤其是电驱动钻机控制系统装 置，无论是在数量上还是在技术装备水平上也相应得到了提高和发展。然 而，目前电驱动钻机控制系统装置大部分是采用大功率柴油发电机组 (1000KW—2400KW/600V-690V)供电的大功率直流调速系统装置(1500A — 2400A/600V—690V)或变频调速系统装置(500KW—1200KW/600V-690V)。还 有相当部分机械钻机改为了半电驱动钻机，这些半电驱动钻机的转盘和井 场用电大多采用两台或三台沃尔沃(VOLVO)或卡特彼勒(CAT)小功率柴油发 电才几组(300-800KW/400V)并车供电，而这些小功率柴油发电才几组的电压和 转速控制与大型柴油发电机组完全不同，它们自带发电机励磁电压和转速 控制板件，如何利用自带发电机励磁电压和转速控制板件把两台或三台小 功率柴油发电机组并车问题解决好，已成了迫在眉睫的问题。
现有的并车控制装置多是针对大功率才有发电机组而配置的，例如，在 中国国家知识产权局提交的申请号为200810168538. 8的申请，其是一种石 油钻机用柴油机发电机组数字式并车控制装置，该并车控制装置在大功率 设备运行时出现的谐波、干扰和负载突变的工况下提供较佳的可靠性。
而现有的针对小功率发电机组的并车控制装置，通常是采用自动同步 器或者手动同步器来实现并车控制。当控制器损坏时，需要石油钻井设备 停机进行检修，从而增加了钻井成本。
由此可见，为了解决上述存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求 解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般产品又没 有适切结构能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。因此 如何能创设一种新型结构的小功率柴油发电机组并车控制装置，实属当前
4重要研发课题之一，亦成为当前业界极需改进的目标。 发明内容
本实用新型的目的在于，克服现有小功率柴油发电机组并车控制装置 的缺陷，提供一种新型结构的小功率柴油发电机组并车控制装置，所要解 决的技术问题是使其藉由手动同步器与自动同步器的双重设置，能够可靠 实现多台小功率柴油发电才几组的并车控制，非常适于实用。
本实用新型的目的及解决其技术问题是釆用以下的技术方案来实现 的。依据本实用新型提出的一种小功率柴油发电机组并车控制装置，连接于 柴油发电才几组与三相四线电网之间，用于控制是否将该柴油发电才几组所发
的电力上传到该三相四线电网，其包含 一断路器，连接于该柴油发电积j 组与该三相四线电网之间； 一自动同步器，与该柴油发电机组、该三相四 线电网及该断路器相连，4妻收该柴油发电才几组与该三相四线电网的电压以 判断是否产生一第一并车信号，并将该第一并车信号发送到该断路器，使 得该断路器合闸上网； 一手动同步器，与该柴油发电机组及该三相四线电 网相连，^接收该柴油发电才几组与该三相四线电网的电压以判断是否产生一 第二并车信号； 一操作及显示系统，连接该自动同步器、该手动同步器及 该断路器，该操作显示系统接收该自动同步器的工作状态，当该自动同步 器损坏时，该操作显示系统接收该第二并车信号，并将该第二并车信号发 送到该断路器，使得该断路器合闸上网； 一有功分配器，与该自动同步器及 该操作及显示系统相连，在合闸上网后接收该自动同步器发出的该第一并 车信号或该操作及显示系统接收的该第二并车信号，并产生一调节信号，该 调节信号发送至该柴油发电机组及另一并车控制装置的有功分配器。
本实用新型的目的以及解决其技术问题还可以采用以下的技术措施来 进一步实现。
前述的小功率柴油发电机组并车控制装置，其更包含一电流互感器、变 压器及电力检测仪表，该电流互感器与该柴油发电机组连接，该变压器连 接于该电流互感器或该柴油发电机组，该电流互感器及该变压器分别检测 该柴油发电机组发出的电流和电压，并送到与该电流互感器及该变压器连 接的该电力检测4义表。
前述的小功率柴油发电机组并车控制装置，其更包含一接地检测器，该 才妻地检测器与该三相四线电网连4妻，对该三相四线电网的三相进4亍接地判 断。
前述的小功率柴油发电机组并车控制装置，其中所述的操作显示系统 连4妄于该三相四线电网或该变压器，并由该三相四线电网或该变压器对该 操作及显示系统供电。前述的小功率柴油发电机组并车控制装置，其中所述的有功分配器的 供电装置为该柴油发电机组。
本实用新型与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。经由以上可 知，为了达到上述目的，本实用新型提供了一种小功率柴油发电机组并车控 制装置，该并车控制装置通过同步控制器自动调节待并网机组的参数，检
测到同步条件后可实现自动并车；在同步控制器损坏时，也可采用手动同步 器完成手动并车。并车后通过有功分配器和柴油发电^i且自带的速度调节 系统实现有功均衡；通过柴油发电机组自带的下垂互感器和电压调节板实 现无功均衡。通过电力检测4义表4企测柴油发电机组的运行参数，如电压、电 流、有功、无功、功率因数等，并通过电力检测仫束使其具有过频、欠频、过 压、欠压、过功率、逆功率等保护功能，通过接地检测器检测母线对地的 绝缘情况并指示。
借由上述技术方案，本实用新型小功率柴油发电机组并车控制装置至 少具有下列优点及有益效果
1. 藉由本实用新型的采用同步控制器和手动同步器的双重设置，既能 实现自动并车又能实现手动并车功能。
2. 藉由本实用新型自动同步器与手动同步器的双重配置，使得作为半 电驱动石油钻井设备的主要动力的小功率柴油发电机组的并车控制装置的 可靠性得以提高，保证了石油钻井设备的不停机运行，避免了钻井成本的 增力口。
综上所述，本实用新型在技术上有显著的进步，并具有明显的积极效 果，诚为一新颖、进步、实用的新设计。
上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实 用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用 新型的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施 例，并配合附图，详细说明如下。
图l是并车控制装置单线原理框图。
1:柴油发电枳i且2:并车控制装置
21:断路器22:自动同步器
23:有功分配器24:手动同步器
25:操作及显示系统26:变压器
27:电力检测仪表28:电流互感器
29:接地检测器3:第二台有功分配器
4:三相四线电网具体实施方式
为更进一步阐述本实用新型为达成预定发明目的所采取的技术手段及 功效，
以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型提出的小功率柴油发 电机组并车控制装置其具体实施方式
、结构、特征及其功效，详细说明如 后。
请参阅图l所示，是本实用新型的并车控制装置的单线原理框图。根据 柴油发电机组的控制性能要求，绘制出详细的控制原理图和拒体施工图，经 装配和出厂调试后，放置到一定尺寸钢结构的铁房子里，运到钻机现场带 实际负荷进行系统调试，以满足现场钻井工况要求。
请参阅图1所示，该并车控制装置2包括:断路器21、自动同步器22、有 功分配器23、手动同步器24与操作及显示系统25。其中，柴油发电机组l 连接该并车控制装置2的该断路器21，该断路器21控制是否将柴油发电机 组1所发的电力上传到三相四线电网4。该自动同步器22与该柴油发电机 组l、该三相四线电网4连接，*接收该二者的电压以进4亍相位、频率、幅值 大小比较，藉以判断是否满足并车条件。该自动同步器23还连接至断路器 21,当满足并车条件时，自动同步器22发出并车信号，并将该并车信号发 送到断路器21，使得该断路器21合闸上网，将该柴油发电机组1的电压上 传到该三相四线电网4。合闸上网后，该自动同步器22把并车信号再发送 到有功分配器23中，然后将由该有功分配器23的产生的调节信号送到第 二台并车控制装置的有功分配器即第二台有功分配器3中的调速板中进行 完成上网柴油发电机组间的有功分配。并车后通过有功分配器23和柴油发 电机组1自带的速度调节系统实现有功均衡；通过柴油发电机组1自带的 下垂互感器和电压调节板实现无功均衡。此时，该有功分配器23的电压信 号从该柴油发电机组1发出的电压获得。
该手动同步器24与该柴油发电机组1、该三相四线电网4连接，接收 该二者的电压。该操作和显示系统25连接至该断路器21、该自动同步器 22及该手动同步器24。该操作显示系统接收该自动同步器的工作状态，当 自动同步器5损坏时，为了使运行装置不停机，可由人工经该操作和显示 系统25切换到该手动同步器24工作的模式。该手动同步器24对该柴油发 电机组1及该三相四线电网4的电压进行相位、频率、幅值大小比较，藉 以判断是否满足并车条件。当满足并车条件时，该手动同步器24发出并车 信号，并将该并车信号发送到该操作和显示系统25，藉以通过该操作和显 示系统29手动控制断路器21合闸来实现该柴油发电机组1的电压上传至 该三相四线电网4。该操:作和显示系统25的电源可以来自该三相四线电网 4的电压。合闸上网后，该操作和显示系统25把并车信号再发送到有功分配器23中，然后将由该有功分配器23的产生的调节信号送到第二台并车 控制装置的有功分配器3中的调速板中进行完成上网柴油发电机组间的有 功分配。该才喿作和显示系统25还能显示已上网和未上网电压并能操作该自 动同步器22、该手动同步器24、该有功分配器23的工作。
此处，仅说明了两台柴油发电机组间的并车控制方式，多台柴油发电 机组间的并车控制方式与此类似，在此不再赘述。
该并车控制装置2更进一步包含电流互感器28、变压器26及电力检测 仪表27。该电流互感器28与该柴油发电机组1连接，该变压器26可直接该 电流互感器28(如图l所示)或直接与该柴油发电机组l相连(图未示)，由该 柴油发电机组1发出的电压经过该电流互感器28后没有任何改变，该电流
送至1该电力检观IR47,以进行^量^t显示和it^、过频、^、过功率、逆 功率等保护。该操作及显示系统25还可以连接至该变压器26，由该变压器 26对该操作及显示系统25供电。
该并车控制装置2还可以进一步包含接地检测器29，其能对三相四线 电网4的三相进行接地判断，以防止用电设备因接地造成的事故扩大。
柴油发电机组的数量与并车控制装置的数量相同，每一并车控制装置 对应 一 台柴油发电机组。
在实际的实施中，由于石油钻井设备都是野外工作的，所以把并车控制 装置1放置在钢结构的铁房子中，以便于运输和搬运。
本实用新型不仅可以实现多台小功率柴油发电机组并车，也可以实现 并车后性能参数的稳定。并车系统装置达到的技术性能参数参考如下
额定频率50Hz (转速为1500r/min)
频率稳态调整率0-5°/ (可调)
频率瞬态调整率±5%
频率波动率0.5%
频率稳定时间3s
额定电压400V
电压稳态调整率± 2. 5% (可调)
电压调整范围±20%
电压波动率0.5%
电压稳定时间1. 5s
电压响应时间ls
有功负荷不均tf度< ±7%
无功负荷不均^^度《±7%
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作 任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员在不脱离本实用新型技 术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同 变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实 用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均 仍属于本实用新型技术方案的范围内。
权利要求1、一种小功率柴油发电机组并车控制装置，连接于柴油发电机组与三相四线电网之间，用于控制是否将该柴油发电机组所发的电力上传到该三相四线电网，其特征在于其包含一断路器，连接于该柴油发电机组与该三相四线电网之间；一自动同步器，与该柴油发电机组、该三相四线电网及该断路器相连，接收该柴油发电机组与该三相四线电网的电压以判断是否产生一第一并车信号，并将该第一并车信号发送到该断路器，使得该断路器合闸上网；一手动同步器，与该柴油发电机组及该三相四线电网相连，接收该柴油发电机组与该三相四线电网的电压以判断是否产生一第二并车信号；一操作及显示系统，连接该自动同步器、该手动同步器及该断路器，该操作显示系统接收该自动同步器的工作状态，当该自动同步器损坏时，该操作显示系统接收该第二并车信号，并将该第二并车信号发送到该断路器，使得该断路器合闸上网；一有功分配器，与该自动同步器及该操作及显示系统相连，在合闸上网后接收该自动同步器发出的该第一并车信号或该操作及显示系统接收的该第二并车信号，并产生一调节信号，该调节信号发送至该柴油发电机组及另一并车控制装置的有功分配器。
2、 根据权利要求1所述的小功率柴油发电机组并车控制装置，其特征 在于其更包含一电流互感器、变压器及电力检测仪表，该电流互感器与该 柴油发电机组连接，该变压器连接于该电流互感器或该柴油发电机组，该 电流互感器及该变压器分别检测该柴油发电机组发出的电流和电压，并送 到与该电流互感器及该变压器连接的该电力检测仪表。
3、 根据权利要求1或2所述的小功率柴油发电机组并车控制装置，其 特征在于其更包含一接地4企测器，该接地检测器与该三相四线电网连接，对 该三相四线电网的三相进行接地判断。
4、 根据权利要求1或2所述的小功率柴油发电机组并车控制装置，其 特征在于其中所述的操作及显示系统连接于该三相四线电网，并由该三相 四线电网对该操作及显示系统供电。
5、 根据权利要求2所述的小功率柴油发电机组并车控制装置，其特征 在于其中所述的操作及显示系统连接于该变压器，并由该变压器对该操作 显示及系统供电。
6、 根据权利要求l、 2、 5中任一权利要求所述的小功率柴油发电机组 并车控制装置，其特征在于其中所述的有功分配器的供电装置为该柴油发 电机组。
7、 根据权利要求3所述的小功率柴油发电机组并车控制装置，其特征在于其中所述的有功分配器的供电装置为该柴油发电机组。
8、 根据权利要求4所述的小功率柴油发电机组并车控制装置，其特征在于其中所述的有功分配器的供电装置为该柴油发电机组。
专利摘要本实用新型是有关于一种小功率柴油发电机组并车控制装置，其包含一断路器；一自动同步器，接收该柴油发电机组与该三相四线电网的电压以判断是否产生一第一并车信号，并将该第一并车信号发送到该断路器；一手动同步器，接收该柴油发电机组与该三相四线电网的电压以判断是否产生一第二并车信号；一操作及显示系统，该操作显示系统接收该自动同步器的工作状态，当该自动同步器损坏时，该操作显示系统接收该第二并车信号，并将该第二并车信号发送到该断路器；一有功分配器，产生一调节信号，该调节信号发送至该柴油发电机组及另一并车控制装置的有功分配器。藉由本实用新型能够可靠实现多台小功率柴油发电机组的并车控制。
文档编号H02J3/42GK201388066SQ200920107570
公开日2010年1月20日 申请日期2009年4月27日 优先权日2009年4月27日
发明者缑柏弘, 鲁纪云 申请人:北京四利通控制技术有限公司